Анализ солнечных элементов — приложения сканирующей электронной микроскопии (СЭМ)
В последнее время мировые цены на нефть резко выросли, и индустрия возобновляемых источников энергии, представленная солнечными фотоэлектрическими (PV) электростанциями, привлекла широкое внимание. В центре внимания находятся перспективы развития и рыночная стоимость солнечных фотоэлектрических элементов, которые являются основным компонентом производства фотоэлектрической энергии. На мировом рынке аккумуляторов фотоэлектрические элементы составляют около 27%[1]. Сканирующий электронный микроскоп играет большую роль в совершенствовании производственного процесса и связанных с ним исследованиях фотоэлектрических элементов.
Фотоэлектрический элемент представляет собой тонкий лист оптоэлектронного полупроводника, который преобразует солнечную энергию непосредственно в электрическую энергию. В настоящее время коммерческие фотоэлектрические элементы массового производства представляют собой в основном кремниевые элементы, которые делятся на элементы из монокристаллического кремния, элементы из поликристаллического кремния и элементы из аморфного кремния.
Методы текстурирования поверхности для повышения эффективности солнечных элементов
В реальном процессе производства фотоэлектрических элементов, чтобы еще больше повысить эффективность преобразования энергии, на поверхности элемента обычно создается специальная текстурированная структура, и такие элементы называются «неотражающими» элементами. В частности, текстурированная структура на поверхности этих солнечных элементов улучшает поглощение света за счет увеличения количества отражений излучаемого света на поверхности кремниевой пластины, что не только снижает отражательную способность поверхности, но и создает внутри световые ловушки. Ячейка, тем самым значительно увеличивая эффективность преобразования солнечных элементов, что важно для повышения эффективности и снижения стоимости существующих кремниевых фотоэлектрических элементов[2].
Сравнение плоской поверхности и поверхности пирамидальной структуры
По сравнению с плоской поверхностью, кремниевая пластина с пирамидальной структурой имеет более высокую вероятность того, что отраженный свет падающего света снова будет действовать на поверхность пластины, а не отражаться непосредственно обратно в воздух, тем самым увеличивая количество рассеянного света. и отражается на поверхности структуры, позволяя поглощать больше фотонов и образуя больше электронно-дырочных пар.
Путь света для разных углов падения света на пирамидальную структуру
Обычно используемые методы текстурирования поверхности включают химическое травление, реактивное ионное травление, фотолитографию и механическую обработку канавок. Среди них метод химического травления широко используется в промышленности из-за его дешевизны, высокой производительности и простоты метода [3] . Для фотоэлементов из монокристаллического кремния обычно используется анизотропное травление щелочным раствором на разных кристаллических слоях кристаллического кремния для формирования структуры, аналогичной образованию «пирамиды», являющейся результатом анизотропии щелочного раствора на разных кристаллических слоях кристаллического кремния. Образование пирамидальной структуры обусловлено анизотропной реакцией щелочи с кремнием [4] . При определенной концентрации раствора щелочи скорость реакции OH- с поверхностью Si(100) в несколько раз, а то и в десятки раз превышает скорость реакции с поверхностью Si(111), и именно эта разница в скорости реакции что приводит к формированию пирамидальной структуры.
Сканирующие электронные микроскопы помогают улучшить качество солнечных батарей
В процессе химического травления концентрация травильного раствора, температура, время реакции и другие факторы влияют на подготовку поверхности флиса из кристаллических ячеек кремния, что приводит к различной отражательной способности. С помощью сканирующего электронного микроскопа с вольфрамовой нитью CIQTEK SEM3100 можно эффективно наблюдать за размером вытравленной области и пирамидальной структурой поверхности в процессе изготовления.
Благодаря преимуществам отсека для образцов большой емкости электронного микроскопа CIQTEK SEM3100 пользователи могут помещать образцы диаметром до 370 мм без резки, а пятиосный полностью автоматизированный предметный столик электронного микроскопа можно наклонять от -10° до 75°. °, что позволяет наблюдать различные положения образца под разными углами.
Стол для проб, наклоненный под углом 45°
Стол для проб, наклоненный под углом 30°
Образец расположен горизонтально
Более низкое ускоряющее напряжение 3 ~ 5 кВ используется для наблюдения пирамидальной структуры поверхности фотоэлектрических ячеек в электронном микроскопе SEM3100, что может уменьшить глубину проникновения электронного луча на поверхность образца, сделать наблюдаемые детали поверхности богаче и лучше охарактеризовать поверхность. дефекты и форму структуры, что помогает пользователям сравнивать и анализировать различные процессы производства бархата.
Согласно исследованию GIR (Global Info Research), глобальный доход от оборудования для солнечных батарей (PV) составит примерно 44,7 миллиарда долларов в 2021 году и, как ожидается, достигнет размера 55,57 миллиарда долларов в 2028 году. Среди типов продукции монокристаллический кремний продолжит занимать лидирующие позиции. важная позиция. Являясь мощным инструментом микроскопического анализа, CIQTEK SEM3100 станет мощным инструментом для улучшения процесса производства фотоэлектрических элементов и связанных с ним исследований.
Использованная литература:
[1] У Цзецзе и др. Исследования и перспективы аккумуляторной отрасли[J]. Современная химия, 2017, 37(9):5.
[2] Ли Цзяюань. Исследование поверхности нетканого материала солнечных батарей [D]. Даляньский технологический университет, 2009 г.
[3] Ли Х.Л., Чжао Л., Диао Х.В. и др. Анализ факторов, влияющих на пирамидальную структуру при производстве флюса монокристаллического кремния[J]. Журнал искусственных кристаллов, 2010, 39(4):5.
[4] Нисимото Ю., Намба К. Исследование текстурирования солнечных элементов из кристаллического кремния с растворами карбоната натрия[J]. Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы, 2000, 61(4):393-402.
Аналитический Шоттки Сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией (FESEM) CIQTEK SEM4000Pro аналитическая модель FE-SEM, оснащенная высокояркой и долговечной полевой электронной пушкой Шоттки. Ее трехступенчатая конструкция электромагнитной линзы обеспечивает значительные преимущества в аналитических приложениях, таких как EDS / EDX, EBSD, WDS и т. д. Модель стандартно поставляется с режимом низкого вакуума и высокопроизводительным низковакуумным вторичным электронным детектором, а также выдвижным детектором обратно рассеянных электронов, что позволяет наблюдать за плохо проводящими или непроводящими образцами.
Узнать большеСтабильный, универсальный, гибкий и эффективный The CIQTEK SEM4000X является стабильным, универсальным, гибким и эффективным сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией (FE-SEM) . Он достигает разрешения 1,9 нм при 1,0 кВ и легко справляется с задачами визуализации высокого разрешения для различных типов образцов. Его можно модернизировать с помощью режима замедления ультра-луча, чтобы еще больше улучшить разрешение при низком напряжении. Микроскоп использует технологию мультидетектора с электронным детектором в колонке (UD), способным обнаруживать сигналы SE и BSE, обеспечивая при этом высокое разрешение. Электронный детектор, установленный в камере (LD), включает в себя кристаллический сцинтиллятор и фотоумножительные трубки, предлагая более высокую чувствительность и эффективность, что приводит к стереоскопическим изображениям с превосходным качеством. Графический пользовательский интерфейс удобен для пользователя, с функциями автоматизации, такими как автоматическая яркость и контрастность, автофокус, автоматический стигматор и автоматическое выравнивание, что позволяет быстро захватывать изображения сверхвысокого разрешения.
Узнать большеCIQTEK SEM5000 — это сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией, обеспечивающий возможность получения изображений и анализа с высоким разрешением, поддерживаемый множеством функций, преимуществами усовершенствованной конструкции электронно-оптической колонны, технологией туннелирования электронного луча высокого давления (SuperTunnel), низкой аберрацией и отсутствием погружения. объектив, обеспечивает получение изображений с высоким разрешением при низком напряжении, магнитный образец также можно анализировать. Благодаря оптической навигации, автоматизированным функциям, тщательно разработанному пользовательскому интерфейсу взаимодействия человека с компьютером, а также оптимизированному процессу эксплуатации и использования, независимо от того, являетесь ли вы экспертом или нет, вы можете быстро приступить к работе и выполнить работу по визуализации и анализу с высоким разрешением.
Узнать большеCIQTEK SEM5000 — это сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией, обеспечивающий возможность получения изображений и анализа с высоким разрешением, поддерживаемый множеством функций, преимуществами усовершенствованной конструкции электронно-оптической колонны, технологией туннелирования электронного луча высокого давления (SuperTunnel), низкой аберрацией и отсутствием погружения. объектив, обеспечивает получение изображений с высоким разрешением при низком напряжении, магнитный образец также можно анализировать. Благодаря оптической навигации, автоматизированным функциям, тщательно разработанному пользовательскому интерфейсу взаимодействия человека с компьютером, а также оптимизированному процессу эксплуатации и использования, независимо от того, являетесь ли вы экспертом или нет, вы можете быстро приступить к работе и выполнить работу по визуализации и анализу с высоким разрешением.
Узнать большеСтабильный, универсальный, гибкий и эффективный The CIQTEK SEM4000X является стабильным, универсальным, гибким и эффективным сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией (FE-SEM) . Он достигает разрешения 1,9 нм при 1,0 кВ и легко справляется с задачами визуализации высокого разрешения для различных типов образцов. Его можно модернизировать с помощью режима замедления ультра-луча, чтобы еще больше улучшить разрешение при низком напряжении. Микроскоп использует технологию мультидетектора с электронным детектором в колонке (UD), способным обнаруживать сигналы SE и BSE, обеспечивая при этом высокое разрешение. Электронный детектор, установленный в камере (LD), включает в себя кристаллический сцинтиллятор и фотоумножительные трубки, предлагая более высокую чувствительность и эффективность, что приводит к стереоскопическим изображениям с превосходным качеством. Графический пользовательский интерфейс удобен для пользователя, с функциями автоматизации, такими как автоматическая яркость и контрастность, автофокус, автоматический стигматор и автоматическое выравнивание, что позволяет быстро захватывать изображения сверхвысокого разрешения.
Узнать большеВысокопроизводительный и универсальный СЭМ с вольфрамовой нитью Микроскоп The Микроскоп сканирующего электронного микроскопа CIQTEK SEM3200 - это превосходный универсальный сканирующий электронный микроскоп с вольфрамовой нитью (СЭМ) с выдающимися общими возможностями. Его уникальная структура электронной пушки с двойным анодом обеспечивает высокое разрешение и улучшает соотношение сигнал/шум изображения при низких напряжениях возбуждения. Кроме того, он предлагает широкий спектр дополнительных принадлежностей, что делает SEM3200 универсальным аналитическим прибором с превосходной расходуемостью.
Узнать большеСканирующая электронная микроскопия сверхвысокого разрешения с полевой эмиссией (FESEM) The CIQTEK SEM5000X представляет собой сверхвысокоразрешающий FESEM с оптимизированной конструкцией электронно-оптической колонны, снижающей общие аберрации на 30%, достигая сверхвысокого разрешения 0,6 нм при 15 кВ и 1,0 нм при 1 кВ. Его высокое разрешение и стабильность делают его выгодным в передовых исследованиях наноструктурных материалов, а также в разработке и производстве высокотехнологичных узловых полупроводниковых ИС-чипов.
Узнать большеВысокое разрешение при низком возбуждении The CIQTEK SEM5000Pro это высокое разрешение Шоттки сканирующий электронный микроскоп с полевой эмиссией (FE-SEM) Специализируется на высоком разрешении даже при низком напряжении возбуждения. Использование передовой технологии электронной оптики «Super-Tunnel» обеспечивает свободный от пересечений путь луча и конструкцию электростатическо-электромагнитной составной линзы. Эти достижения снижают эффект пространственной зарядки, минимизируют аберрации линз, повышают разрешение изображений при низком напряжении и достигают разрешения 1,2 нм при 1 кВ, что позволяет напрямую наблюдать непроводящие или полупроводящие образцы, эффективно снижая повреждение образцов от облучения.
Узнать большеВысокоскоростной Полностью автоматизированная полевая эмиссия Сканирующий электронный микроскоп Рабочая станция CIQTEK HEM6000 В оборудовании используются такие технологии, как сверхъяркая электронная пушка с большим током пучка, высокоскоростная система отклонения электронного пучка, высоковольтное торможение предметного столика, динамическая оптическая ось и иммерсионный электромагнитный и электростатический комбинированный объектив, позволяющие достигать высокоскоростного получения изображений, обеспечивая при этом разрешение в наномасштабе. Автоматизированный рабочий процесс предназначен для таких приложений, как более эффективный и интеллектуальный рабочий процесс получения изображений большой площади с высоким разрешением. Скорость получения изображений более чем в пять раз выше, чем у обычного сканирующего электронного микроскопа с полевой эмиссией (FESEM).
Узнать большеСверхвысокое разрешение Сканирующий электронный микроскоп с вольфрамовой нитью The CIQTEK SEM3300 Сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) Включает такие технологии, как "супертуннельная" электронная оптика, внутрилинзовые электронные детекторы и электростатические и электромагнитные составные объективные линзы. Применяя эти технологии к микроскопу с вольфрамовой нитью, можно превзойти давний предел разрешения такого СЭМ, что позволяет СЭМ с вольфрамовой нитью выполнять задачи анализа низкого напряжения, которые ранее были достижимы только с помощью полевых эмиссионных СЭМ.
Узнать большеПросвечивающий электронный микроскоп (ПЭМ) 120 кВ 1. Разделенные рабочие пространства: Пользователи работают с TEM в разделенной комнате с комфортом, снижая влияние окружающей среды на TEM. 2. Высокая эксплуатационная эффективность: Специальное программное обеспечение объединяет высокоавтоматизированные процессы, обеспечивая эффективное взаимодействие TEM с мониторингом в реальном времени. 3. Улучшенный опыт эксплуатации: Оборудован автоэмиссионной электронной пушкой с высокоавтоматизированной системой. 4. Высокая расширяемость: Для пользователей зарезервировано достаточное количество интерфейсов для перехода на более высокую конфигурацию, отвечающую разнообразным требованиям приложений.
Узнать большеСканирующий электронный микроскоп с автоэмиссией и фокусированным ионным пучком Ga+ The Сканирующий электронный микроскоп с фокусированным ионным пучком (FIB-SEM) CIQTEK DB550 Имеет сфокусированную ионную колонку для наноанализа и подготовки образцов. Он использует технологию электронной оптики «супертуннель», низкую аберрацию и немагнитную конструкцию объектива, а также имеет функцию «низкое напряжение, высокое разрешение», чтобы гарантировать его аналитические возможности в наномасштабе. Ионные колонны обеспечивают источник ионов жидкого металла Ga+ с высокостабильными и высококачественными ионными пучками для обеспечения возможностей нанопроизводства. DB550 — это многофункциональная рабочая станция для наноанализа и производства с интегрированным наноманипулятором, системой впрыска газа и удобным графическим интерфейсом.
Узнать больше